預(yù)測控制模型失配的性能評價與監(jiān)視.pdf

1、模型預(yù)測控制器(MPC)被廣泛應(yīng)用于煉油、化工等復(fù)雜工業(yè)過程，控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣將直接影響到生產(chǎn)安全和經(jīng)濟效益等，因此對預(yù)測控制性能進行評價與監(jiān)視至關(guān)重要。MPC模型失配研究是預(yù)測控制性能評價研究中的重要內(nèi)容。文中基于動態(tài)矩陣控制(DMC)的預(yù)測控制算法，利用互相關(guān)分析理論、基于實際輸出數(shù)據(jù)的廣義特征值分析理論和假設(shè)檢驗理論研究了模型失配程度對多入多出(MIMO)系統(tǒng)DMC控制的性能的影響，并成功在Wood-Berry塔這一典型的化工對

2、象上進行了仿真研究。
　　 論文首先基于互相關(guān)分析理論，研究了MIMO預(yù)測控制系統(tǒng)DMC模型失配下的性能評價。引入激勵信號作為新的操縱變量，其目的是使得多變量系統(tǒng)各個通道的激勵信號相互獨立，從而排除激勵信號之間的相關(guān)性對預(yù)測偏差的影響。通過分析操縱變量激勵信號與預(yù)測偏差之間的互相關(guān)性來分析傳遞函數(shù)矩陣的失配問題，并結(jié)合各個通道互相關(guān)系數(shù)分布仿真圖來評價與監(jiān)視模型失配與否。
　　 基于實際輸出數(shù)據(jù)的廣義特征值分析，論文進一

3、步研究了MIMO預(yù)測控制系統(tǒng)DMC模型失配性能評價。通過對所監(jiān)視時段數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)時段數(shù)據(jù)的廣義特征值分析，提出相應(yīng)的性能優(yōu)/劣的特征向量。利用統(tǒng)計推斷方法得出特征值在相應(yīng)特征方向上的置信區(qū)間，以及在優(yōu)/劣子空間下的性能指標(biāo)，從而用來評價所監(jiān)視時段控制性能的高低。最后通過特征值的置信區(qū)間分布情況并結(jié)合相應(yīng)的性能指標(biāo)來評價和監(jiān)視模型失配與否。
　　 此外，論文基于假設(shè)檢驗理論研究了MIMO預(yù)測控制系統(tǒng)DMC模型失配的性能評價。首先通過

4、分析模型失配問題與模型輸出偏差之間的關(guān)系，表明了預(yù)測偏差和干擾增量這一時間序列信號對可用于判定模型失配與否。然后應(yīng)用假設(shè)檢驗方法，將模型失配評價問題轉(zhuǎn)化為一種基于信號白噪聲檢驗的問題，最后通過各個通道統(tǒng)計量曲線的在置信區(qū)間上的分布情況直觀監(jiān)視了模型的失配情況。
　　 上述三種方法都成功應(yīng)用到Wood-Berry塔這同一個化工對象上，并都通過仿真圖分別分析了增益失配、時間常數(shù)失配和時滯失配的三種情形，仿真結(jié)果表明了這些方法對于評價